Устройство Л.И.Рабиновича для распыления жидкости Советский патент 1982 года по МПК B05B3/14 

(54) УСТРОЙСТВО Л. И. РАБИНОВИЧА ДЛЯ РАСПЫЛЕНИЯ

1

Изобретение относится к устройствам для тонкодисперсного распыления текущих веществ, преимущественно жидкостей, и может быть применено в различного рода оросителях, увлажнителях, испытательных стендах для имитации природных условий (дождя, тумана и т. д.) и проверки поведения полезных изделий в созданных условиях. Одними из примеров применения могут быть поливные установки в теплицах, стенды для испытаний тканей, лакокрасочных покрытий и т.Д., обеспыливающие устройства, реакторы различного назначения.

Основная задача таких установок - обеспечение строго равномерного факела распыления jio больщим площадям в условиях распыления сравнительно малых удельных количеств распыляемых жидкостей, малый разброс (отклонение) капель по среднему диаметру, возможность работы как в вакууме, так и в атмосфере.

Известно устройство для распыления, содержащее корпус, источник распыляемого вещества и соединенную с ним листовую эластичную перегородку 1.

Недостатком известного устройства является обязательная необходимость в исЖИДКОСТИ

точнике сжатого воздуха в дополнение к источнику распыляемой жидкости, что усложняет устройство. Сжатый воздух не позволяет использовать вакуум, процессы получения сжатого воздуха неэкономичны

5 из-за малого КПД. Это снижает эффективность процесса распыления и сужает возможную область применения.

Недостатками этого устройства являются также невозможность или крайне ограниJQ ченные средства влияния на волновое движение перегородки, и следовательно, больщие трудности в оптимизации процесса, определенная конкретная направленность факела, исходящего как бы из точки, невозможность или больщие трудности в получении

15 равномерного распределения тонкодисперсного факела малых количеств распыляемой жидкости по больщим площадям.

Наиболее близким к предлагаемому яв2Q ляется устройство для распыления жидкости, содержащее корпус и эластичную перегородку, один конец которой соединен с приводом ее колебаний, а другой - с корпусом и источником подвода жидкоети 2.

Недостатком установки является малая эффективность процесса распыления и малая область применения. Из-за направления факела, первоначально близкого к горизонтальному, трудно или невозможно обеспечить большую равномерность ра пыления по большой площади. Кроме того, вещество стекает по поверхности перегородки и яет иных средств влияния на процесс (кроме волнового движения), чтобы уменьшить диапазон размеров капель факела, исключить выпадание в факел особо крупных частиц. В итоге факел имеет большую неравномерность частиц по диаметру и неравномерность распыления по площади.

Кроме того, трудно регулировать подачу распыляемого вещества на перегородку в точном соответствии с производительностью распылителя.

Производительность определяется приводом волнового движения перегородки, а выдача вещества - приводом подачи. Оба привода независимы. Несоответствие подачи и производительности ведет либо к недостатку, либо к избытку вещества. В первом случае имеет место излишний расход мощности и необеспечение заданных параметров распылительного процесса. Во втором случае избыток вещества требует усложнения установки дополнительным узлом для сбора и возврата указанного избытка для повторного использования. Третий случай - введение взаимозависимости обоих приводов путем обратной связи - также усложняет, удорожает установку, снижает ее надежность, эффективность процесса распыления, сужает область ее применения.

Целью изобретения является повышение эффективности процесса распыления и расширение технологических возможностей.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для распыления жидкости, содержащем корпус и эластичную перегородку, один конец которой соединен с приводом ее колебаний, а другой - с корпусом и источником подвода жидкости, эластичная перегородка выполнена в виде по меньшей мере одной трубы с перфорацией в боковой стенке, при этом соединенный с приводом колебаний конец трубы заглущен.

Устройство также может бь1ть снабжено не менее одной дополнительной трубой, установленной параллельно основной.

Эластичная перегородка может быть выполнена из несмачиваемого по отношению к распыляемой жидкости материала.

Кроме того, устройство для распыления жидкости снабжено опорами, на которых эластичная перегородка установлена горизонтально, а ее перфорации расположены между опорами.

Желательно, чтобы перфорация эластичной перегородки были расположены в пределах угла от О до 75° по обе стороны от ее центральной поперечной плоскости.

На фиг. 1 изображено устройство для распыления жидкости, общий вид; на фиг. 2- схема волнового движения трубы; на фиг. 3- разрез А-А на фиг. 1 и механизм распыления; на фиг. 4 - вариант устройства с несколькими трубами, соединенными параллельно, аксонометрия; на фиг. 5 и 6 - примеры применения устройства в камерах для испытания изделий в условиях атмосферных осадков и других воздействий; на фиг. 7 - схемы действия на перфорированную трубу приводов колебаний различных типов.

Устройство для распыления жидкости содержит корпус 1 и эластичную перегородку 2, один конец которой соединен с приводом 3 ее колебаний через пружину 4, а другой - с корпусом 1 и источником 5 подвода жидкости через обратный клапан 6.

Одним из вариантов привода 3 колебаний может быть привод волнового движения, выполненный, например, в виде рычага 7 с рукояткой 8 и осью 9 качания.

Вместо ручного привода волнового движения может быть использован и механический привод.

Эластичная перегородка 2 выполнена в виде по меньшей мере одной трубы 10 с перфорацией 11 в боковой стенке, при этом соединенный с приводом 3 колебаний конец трубы 10 заглушен.

Устройство может быть также снабжено не менее одной дополнительной трубой 10, установленной параллельно основной (фиг. 4)

Эластичная перегородка 2 выполнена из несмачиваемого по отношению к распыляемой жидкости материала для облегчения отрыва капли (частицы) с трубы 10 в факел в результате волнового движения последней.

Например, при распылении воды могут быть использованы тонкостенные эластичные трубы из капрона или лавсана.

Устройство также снабжено опорами 12, на которых эластичная перегородка 2 установлена, как правило, горизонтально (хотя не исключается и иное расположение), а ее перфорации 11 расположены между опорами 12, совпадаюшими с узлами из волнового движения.

Перфорации 11 эластичной перегородки 2 могут быть расположены в пределах угла от О до 75° по обе стороны от ее центральной поперечной плоскости 00 и выполнены с соотношением Dn -DK 1,9-0,1 где Dn - диаметр перфорации, мкм;

DK максимально допустимый диаметр капель факела, мкм.

Перфорации 11 эластичной перегородки 2, размещенные в пределах угла от О до 45° по обе стороны от ее центральной поперечной плоскости 00, выполнены с соотношением

Df,/DK 1,9-0,5, a в пределах угла от 45 до 75° с соотношением

DT,/DK 0,5-0,1, гДе Dn диаметр перфорации, мкм;

D( - максимально допустимый диаметр капель факела, мкм.

Вместо привода 3 волнового движения может быть применен привод поперечного сжатия перегородки 2, привод ее кручения, привод ее продольного сжатия или растяжения или привод ее продольного изгиба.

На фиг. 5 и 6 показаны примеры применения предлагаемого устройства для распыления жидкости в камерах (испытательных стендах) 13 для испытаний различных из делий 14 в условиях комплексного возд йствия атмосферных воздействий (, .туман, радиация, ветер и т. д.) в различных сочетаниях. Распылительные установки в камерах смонтированы из отдельных одинаковых автономных взаимозаменяемых блоков (секций) 15, установленных горизонтально или вертикально, и дополнены имитаторами 16 других видов атмосферных воздействий.

Устройство для распыления жидкости (с приводом волнового движения) работает следу ющим образом.

Из источника 5 в трубы 10 поступает, подпитывается по стрелке Б жидкость, и трубы 10 постоянно находятся в заполненном состоянии. При отсутствии волнового движения жидкость не проходит через перфорации 11, так как этому препятствует сила капиллярности. Если трубы 10 (т. е. эластичную перегородку 2) привести в состояние волнового движения перемещением рукоятки 8 по стрелке В (или с помощью любого привода 3), то участки труб 10 между опорами 12 подвергаются изгибу, их сечения из круглых (фиг. 4) становятся овальными, причем внутренний объем изогнутых участков труб 10 уменьщается, поверхность труб со стороны впадины сжимается, со стороны выступа растягивается, соответственно уменьшаются (фиг. 4, II) и увеличиваются (фиг. 4, III) диаметры перфораций 11 и их суммарное проходное сечение.

Из-за уменьшения внутреннего объема изогнутых частей труб 10 давление жидкости внутри труб повышается и становится пульсирующим, достаточным для преодоления сил капиллярности. Жидкость через каждую перфорацию 11 с увеличившимся проходным сечением (т. е. с поверхности выступов, фиг. 4, III и фиг. 3) выбрасывается по стрелке Г крохотной струйкой, которая затем под действием сил поверхностного натяжения принимает сфероидальную форму, причем диаметр капли определяется объемом самой струйки, т. е. диаметром Dn, давлением в трубе, сопротивлениями, режимами волнового движения. Другими словами, имеется большая возможность, широкий набор средств для получения факелов именно такого размера капель, какой необходим по заданным условиям. Если угол а О (один ряд перфораций 11 по оси трубы 10), то факел имеет ничтожно малую ширину, соизмеримую с D. Если а t О, но достаточно мал, получают малую, но

заметную ширину (10-20 мм). Изменяя положения перфораций 11 в пределах угла а, можно получить чередование слоев факела с промежутками или сплошной широкий факел, который, сливаясь с факелами из других труб 10, образует неограниченно

большой размер факела.

Обоснованием выбора величины и предельных значений указанных соотношений являются следующие факторы.

Перфорации в пределах угла а от О до

5 45° сильно изменяют свой диаметр в результате изгиба, поскольку они дальше всего расположены от нейтрального слоя изогнутой трубы 10. Поэтому указанное изменение во многих случаях должно учитываться, что предусмотрено выбором номинального диа° метра перфорации 11 в интервале отверстий с соотношениями диаметров, имеющими большую величину (Оп/Ск 1,0-0,5). Перфорации в пределах угла а от 45 до 75° почти не изменяют своего диаметра, поскольку они расположены вблизи нейтрального слоя, и соотношения их диаметров имеют меньшую величину (Dn/Ок 0,5-0,1).

Предлагаемое устройство может обеспечить строго paBHOMepiioe распыление по практически неограниченной длине (несколько сот метров) при весьма значительной ширине (до нескольких метров), а площадь распыления может составить до тысячи квадратных метров и более в одном агрегате. Это позволяет создавать уникально крупные распылительные установки и, тем са5 мым, расщиряет область их применения. Постоянная подпитка жидкости по стрелке Б всегда численно равна расходу жидкости через факел и автоматически (без дополнительных средств механизации и автоматиQ ки) изменяется и зависимости от параметров (частоты и амплитуды) волнового движения труб 10. Поэтому отпадает необходимость в специальных устройствах для сбора и возврата избытка жидкости для повторного распыления. Горизонтальное рас5 положение перегородки 2 (труб 10) особенно удобно для получения факела, направленного по вертикали и равномерно воздействующего на большую площадь.

Большим преимуществом устройства является возможность получения факела по больщой площади с малым разбросом капель по размерам. Это обеспечивается специальным подбором диаметров перфорации в трубах и параметрами волнового движения. Кроме того, установка позволяет распылять

5 очень малые и как угодно малые количества жидкости на единицу площади, что особенно ценно, поскольку подавляющее число известных распылительных устройств не могут

устойчиво работать на малых расходах при большой площади распыления и большой равномерности факела. В то же время практическая потребность распылителей с малыми расходами на большие площади довольно значительна. Дополнительные опоры для труб позволяют располагать трубы на-большой длине, получая за счет этого большую ширину факела. Отсутствие источников сжатого воздуха существенно упрощает и удешевляет установку и понижает расз(од энергии, поскольку получение сжатого воздуха очень энергоемко вследствие низкого КПД компрессоров и большого расхода сжатого, воздуха. Кроме того, неиспользование сжатого воздуха позволяет создавать испытательные стенды с определенным значением вакуума, определяемым существованием капли.

При преимущественно горизонтальном расположении перегородки возможны и иные расположения, а значит и разнообразные направления факела в момент отрыва его от перегородки.

Формула изобретения

1. Устройство для распыления жидкости, содержащее корпус и эластичную перегородку, один конец которой соединен с приводом ее колебаний, а другой - с корпусом и источником подвода . жидкости, отличающееся тем, что, с целью повышения

эффективности процесса распыления и расширения технологических возможностей, эластичная перегородка выполнена в виде по меньшей мере одной трубы с перфорацией в боковой стенке, при этом соединенный с приводом колебаний конец трубы заглушен.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что оно снабжено не менее одной дополнительной трубой, установленной параллельно основной.

3.Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что эластичная перегородка выполнена из несмачиваемого по отношению к распыляемой жидкости материала.

4.Устройство по пп. I, 2 и 3, огличающееся тем, что оно снабжено опорами, на

которых эластичная перегородка установлена горизонтально, а ее перфорации расположены между опорами.

5.Устройство по пп. 1-4, отличающееся тем, что перфорации эластичной перегородки расположены в пределах угла от О до 75° по обе стороны от ее центральной поперечной плоскости.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР № 308725, кл. В 05 В 3/14, 1970.

2.Авторское свидетельство СССР по заявке № 2727797/23-05, кл. В 05 В 7/24, 1979 (прототип).

о о о /-О до

°°%О

ОАО

о о

о о

О о о о о

г

г

о о о о о

о о

г.